電池壽命衰減情況是這樣測試的！特斯拉電池及壽命分析

時間:2015-10-23 09:07來源:第一電動網(wǎng) 作者:西顧
點(diǎn)擊: 次
               Tesla這個公司，不管以后怎么樣，從現(xiàn)在來看確實(shí)對全球的汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了積極的影響。這篇文章，是針對Tesla的電池系統(tǒng)和純電動汽車電池壽命做一些討論，拋磚引玉。因?yàn)樯婕暗膬?nèi)容有些敏感，這里盡量寫簡單淺顯一些，歡迎后續(xù)有工程師和我進(jìn)行交流。
 
第一部分 Tesla的電池系統(tǒng)
 
               Tesla的電池系統(tǒng)嚴(yán)格意義只有兩代，Roadster是第一代，Model S是第二代，在Model S里面開始設(shè)計(jì)是40kwh(取消)、60kwh(取消)、70kwh、85kwh和90kwh幾種，其中兩種比較確定的規(guī)格為：
 
85 kWh(7104個 74P × 6 × 16) 400V
 
60/40 kWh (5376個 64P × 6 × 14) kWh
 
這里將電池系統(tǒng)分解為：
 
電池模組：電池模組是電池系統(tǒng)的主要子單元，也是特斯拉的設(shè)計(jì)核心。
 
結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：電池系統(tǒng)中采用了大量的隔離結(jié)構(gòu)件，起到防水和絕緣的作用。
 
熱管理系統(tǒng)：包括冷卻管路系統(tǒng)。
 
線束系統(tǒng)：分高壓母線和低壓通信線束兩部分組成。
 
電子電氣系統(tǒng)：內(nèi)部包含電池管理、繼電器、預(yù)充電阻等。
 
排氣系統(tǒng)：主要是對電池組的壓力進(jìn)行釋放，主要有排氣閥和接口兩部分組成。
 
其中最為重要的還是其電池模組設(shè)計(jì)
 
電池單體模塊由主要以下部分構(gòu)成：
 
電池單體：松下的電池。
 
電流母板：起到了連接電池的作用，將每組電池的正極和負(fù)極連接在一起，共有7種不同的規(guī)格木板。
 
隔層：隔層將電池與冷卻管隔離并有絕緣的作用。
 
散熱銅管：通過每一面與單體連接，將熱量帶出整個電池模組。
 
隔離板：在電池的頂蓋上方，起到絕緣的作用。
 
BMU采集板：測量電壓和溫度。
 
熔絲：連接電池單體與母線牌，采用半導(dǎo)體中的Bonding工藝，對于電池組裝而言，這是非常難的工藝。
 
溫度傳感器:采集溫度，其位置在冷卻管的輸入端和輸出端。
 
采樣電壓采集線束：采集電池電壓，并有專門的固定的導(dǎo)線索引的結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定。
 
 
 
圖1 Tesla 電池模組示意圖
 
            注：此圖選自里卡多的Benchmark報告的預(yù)覽版，并予以中文注釋和修改，建議想知道細(xì)節(jié)的，可以購買完整報告版本并獲取CAD。
 
            從技術(shù)的角度來看，涵蓋了不少的專利設(shè)計(jì)，這個是從百人會的一個介紹中摘錄出來，然后對每個內(nèi)容作了一些整理。
 
 
 
圖2 Tesla模組設(shè)計(jì)專利對應(yīng)圖
 
a)檢測方法
 
US20100136384 Battery thermal event detection system using an electrical conductor with a thermally interruptible insulator
 
US20100135355 Battery thermal event detection system using an optical fiber
 
US20130260192 Battery Pack Pressure Monitoring System for Thermal Event Detection
 
目的：確定電池何時，發(fā)生意外熱量事件和電池?zé)崾录南到y(tǒng)，例如熱耗散。
 
方法：在電池外表面使用電纜(電池表面溫度)或光纖來檢測電池的 SOH、壓力傳感器采集后對系統(tǒng)進(jìn)行分析。
 
實(shí)際：專利這個實(shí)際看下來差距比較大，還是只有簡單的電壓和溫度測量，沒有看到壓力和光纖在里面有實(shí)際的體現(xiàn)。
 
b)隔熱設(shè)計(jì)
 
US20100136396 Cell Separator for Minimizing Thermal Runaway Propagation within a Battery Pack
 
US20130078494 Rigid Cell Separator for Minimizing Thermal Runaway Propagation within a Battery Pack
 
US20100151308 Increased resistance to thermal runaway through differential heat transfer
 
US20100136404 Thermal barrier structure for containing thermal runaway propagation within a battery pack
 
目的： 隔熱、散熱、隔離熱傳播和保持間距。
 
手段：使用強(qiáng)度較高的隔離帶、用隔熱的帶將電池組隔離成小的塊。
 
實(shí)際：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該是遵循了專利的設(shè)計(jì)意圖的。
 
c)熱失控控制
 
US20100136391 Active Thermal Runaway Mitigation System for Use Within a Battery Pack
 
US20100273034 Battery pack enclosure with controlled thermal runaway release system
 
US20120308858 Battery Pack Enclosure with Controlled Thermal Runaway Release System
 
US20120308859 Battery Pack Enclosure with Controlled Thermal Runaway Release System
 
目的：主動抑制電池?zé)崾Э睾蜔崾Э氐臅r候?yàn)a壓。
 
方法：利用散熱的導(dǎo)流管，設(shè)計(jì)的時候考慮電池發(fā)熱的溫度使得冷卻管融化，將散熱液滅火，通過瀉壓伐的方式將壓力釋放出來。
 
實(shí)際：待驗(yàn)證，這個實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)起來比較費(fèi)勁，可參考美國道路安全局主導(dǎo)的單體引燃實(shí)驗(yàn)，確實(shí)Tesla在安全方面表現(xiàn)要好一些。
 
小結(jié)：
 
1)從收集信息的角度來看，我們可以拆解也可以通過去專利了解其設(shè)計(jì)意圖，不過需要大量的時間和錢來重復(fù)這個過程，來判斷Tesla的手段是否有效。
 
2)國外目前有里卡多和AVL做過系統(tǒng)的拆解、分析和實(shí)驗(yàn)，有分析報告，這方面如果節(jié)約時間可以買過來節(jié)約時間，再來做自己的拆解能夠了解其設(shè)計(jì)過程。
 
第二部分 Tesla的電池壽命分析
 
            Tesla對于電池的設(shè)計(jì)理念來說，是要做更大的電池來規(guī)避掉很多的問題。我們可以理性的從用戶期望里程對單次里程的比例，來分析電池的容量衰減情況。如圖3所示，相對LEAF，270英里的續(xù)航里程對84英里的續(xù)航里程優(yōu)勢太大，同樣達(dá)到10萬公里的次數(shù)，就差了三倍，對于同一個電池而言，循環(huán)次數(shù)也差了三倍。
 
 
 
圖3 英里數(shù)對續(xù)航里程折算的理想循環(huán)次數(shù)
 
             
 
圖4 國外網(wǎng)友的實(shí)測里程效果估算
 
               實(shí)際上的這個壽命衰減過程是比較復(fù)雜的，有外部因素和內(nèi)部因素，通過里程來計(jì)量的時候又受到駕駛習(xí)慣、車速、空調(diào)和計(jì)量誤差等，所以只能作為參考。
 
               比較靠譜的美國INL實(shí)驗(yàn)室對其他純電動汽車做了很多實(shí)際的記錄，這個記錄方法是通過跑里程，將電池進(jìn)行容量測試進(jìn)行的。它的設(shè)計(jì)方法，一般是選4輛車，然后進(jìn)行對比和確認(rèn)。如圖5所示，主要對比的是美國的3.3KW充電和直流充電對車產(chǎn)生的影響，總體來看，影響不是特別大。
 
 
 
圖5 INL對LEAF的測試跟蹤數(shù)據(jù)
 
              圖6主要是對2013 LEAF、2013 Ford Fucus和2014 BMW I3還有2012 的三菱iMiev進(jìn)行記錄和測試。由于這幾個車?yán)锍潭急容^接近，所以得到的數(shù)據(jù)有些一致。
 
               5000英里 普遍的衰減是5%以內(nèi)，iMieV這項(xiàng)差距有些大。
 
               12000英里 數(shù)據(jù)點(diǎn)比較少，不過也在10%的衰減。
 
 
 
圖6 INL對其他車輛的測試跟蹤數(shù)據(jù)
 
               所以看到很多的宣傳，很多廠家宣稱100%DOD放電達(dá)到多少次，60%(20%～80%)的DOD多少次，這些數(shù)據(jù)只能作為一個參考。單體的循環(huán)次數(shù)和日歷壽命只是一個基礎(chǔ)，實(shí)際在電池包里面由于是電池串聯(lián)，主要同時發(fā)生兩部分，可用容量是：
 
1.電池容量衰減
 
2.電池SOC的差異和估算的誤差
 
             這個可用容量有初始差異性、時變差異性和個體之間差異性，外部的整個使用差異性和溫度環(huán)境差異，所以導(dǎo)致電池包的壽命和大部分單體壽命之間的背離，往最弱的那個單體靠攏。
 
             為了滿足車輛跑量的給私人消費(fèi)者使用，現(xiàn)實(shí)的策略往往就是留有足夠的余量，讓消費(fèi)者得到比較一致的里程體驗(yàn)，在獲取容量數(shù)值之后，在控制端將SOC窗口隨著容量衰減而變化(長時間周期)，開始給出的里程數(shù)據(jù)就不是最大的可行駛距離。
 
(責(zé)任編輯：admin)
文章標(biāo)簽：
作者：西顧 ，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://jzr14e.cn/a/caijingdongxiang/dianchichangshi/2015/1023/9567.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報道，請 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個人觀點(diǎn)，與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí)，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡

  • 不可拆卸電池的手機(jī)進(jìn)水后怎么處理？

    手機(jī)掉入水中是每個人都不想發(fā)生的事情，但是如果不注意真的發(fā)生，我們該怎么辦呢?要 趕緊開機(jī) 看看還能不能正常工作嗎?當(dāng)然不是，這是非常錯誤的做法，當(dāng)手機(jī)進(jìn)水后，如何降低手機(jī)損壞程度和降低維修費(fèi)用呢？后續(xù)工作非常重要。特別是不可拆卸電池的手機(jī)，
    2015-08-27 09:47
    		•

  • 手機(jī)電池有壽命 充電不要充太滿

    你是否總因手機(jī)或ipad沒電而頭疼?也許你該問問自己:我充電的方法對嗎? 德國電器電子與信息技術(shù)協(xié)會的專家說,如今大部分智能手機(jī)和平板電腦使用鋰離子電池,這種電池的設(shè)計(jì)壽命約為3年,也就是充電500到1000次。為盡可能延長使用期限,要特別注意以下三點(diǎn):電池溫
    2017-04-25 08:45
    		•

  • 夏季電動車電池充電保養(yǎng)5點(diǎn)注意事項(xiàng)

    炎熱的夏季不僅人會感到煩躁，就連沒有生命跡象的物品也會，很多時候，看似不起來的忽視，就可能導(dǎo)致它們造反，所以在使用過程中一定要注意保養(yǎng)。電動車作為家用常規(guī)物品，不僅方便，而且省錢，但是你知道嗎，夏季給電動車電池充電如果不注意的話，很容易出
    2015-06-29 10:21
    		•

  • 電池使用壽命短了 控制器對電池的影響

    買電動車是因?yàn)榉奖�，而買品牌是因?yàn)槠放齐妱榆囯姵厥褂玫臅r間比較長，花費(fèi)的成本低一點(diǎn)。但是，隨著調(diào)查結(jié)果顯示，百分之四十左右的國人即使買了品牌知名度比較高的電動車，其電池使用壽命也并未達(dá)到預(yù)期的時間，這究竟是為什么呢？據(jù)專業(yè)人士介紹，很多國
    2015-06-17 11:08
    		•

  • 給電動車充電還是要注意安全

    近日在肇慶城區(qū)天寧北路80號某小區(qū)看到，該小區(qū)在一個走廊下設(shè)置一處專供電動車充電，有三組共12個插座，還有防漏電開關(guān)等保護(hù)裝置，可同時供10多部電動車充電，深受小區(qū)電動車主歡迎。
    2015-06-10 10:26
    		•

  • 延長手機(jī)電池使用壽命的8種方法

    今大量手機(jī)都無法取下電池，這樣就使得電池的使用壽命直接影響手機(jī)本身的使用壽命。很可能出現(xiàn)手機(jī)本身還是好的，電池卻提前退休，或者出現(xiàn)剛剛還有20%的電，幾分鐘就不足5%的高掉電量狀況。一個鋰電池的充電次數(shù)是在500次左右（從無到滿的完整周期），耗電
    2015-06-04 16:00
    		•

  • 優(yōu)勢何在：鋰離子電池vs早期可充電電池

    可充電電池在我們生活中扮演著重要的角色。若是電池電耗光后無法進(jìn)行再次充電，我們的日常生活真是無法想象。于電池，人們的關(guān)注點(diǎn)集中在它的比能量、使用壽命、負(fù)載特性、安全性、價格、自放電、環(huán)境問題、維修要求以及廢后處理等。 鉛酸電池---最早期的可
    2015-05-29 10:54
    		•

  • 電池浸水晾干再充電 控制器浸水易短路

    夏日很多地方雨水泛濫，不少路段出現(xiàn)積水，隨之而來的是大量電動車泡水、出現(xiàn)故障。電動車進(jìn)水了怎么辦？電動車進(jìn)水有什么好的處理方法可以防止電動車燒毀么？雨季來臨，電動車該怎么防水呢？ 一、電池浸水晾干再充電 電動車一般都采取了不少防水措施，所以
    2015-05-29 10:06
    		•

  • 汽車蓄電池的正確使用及維護(hù)

    當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時，蓄電池在短時間內(nèi)，向起動機(jī)連續(xù)供給強(qiáng)大的電流；當(dāng)發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)電壓較低或不發(fā)電時，由蓄電池向全車用電設(shè)備供電；當(dāng)發(fā)動機(jī)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)正常供電時，蓄電池將發(fā)電機(jī)剩余電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來的，即發(fā)電機(jī)向蓄電池充電
    2015-05-19 08:34
    		•

  • 電動車電池使用過程中無法充電該怎么辦

    好多人都奇怪，為什么同樣品牌的電池，自己家的用了一兩年就報廢了，而有人用了三四年依然給力？對于這個問題，技術(shù)人員表示，電池報廢沒有別的原因，就因?yàn)楸ｐB(yǎng)不當(dāng)。俗話說的好，電動車電池不是用壞的而是充壞的就是這個原因。那么，面對電動車電池的諸多
    2015-05-18 14:09
    		•
專題
相關(guān)新聞

  • 不可拆卸電池的手機(jī)進(jìn)水后怎么處理？

    手機(jī)掉入水中是每個人都不想發(fā)生的事情，但是如果不注意真的發(fā)生，我們該怎么辦呢?要 趕緊開機(jī) 看看還能不能正常工作嗎?當(dāng)然不是，這是非常錯誤的做法，當(dāng)手機(jī)進(jìn)水后，如何降低手機(jī)損壞程度和降低維修費(fèi)用呢？后續(xù)工作非常重要。特別是不可拆卸電池的手機(jī)，
    2015-08-27 09:47

  • 手機(jī)電池有壽命 充電不要充太滿

    你是否總因手機(jī)或ipad沒電而頭疼?也許你該問問自己:我充電的方法對嗎? 德國電器電子與信息技術(shù)協(xié)會的專家說,如今大部分智能手機(jī)和平板電腦使用鋰離子電池,這種電池的設(shè)計(jì)壽命約為3年,也就是充電500到1000次。為盡可能延長使用期限,要特別注意以下三點(diǎn):電池溫
    2017-04-25 08:45

  • 夏季電動車電池充電保養(yǎng)5點(diǎn)注意事項(xiàng)

    炎熱的夏季不僅人會感到煩躁，就連沒有生命跡象的物品也會，很多時候，看似不起來的忽視，就可能導(dǎo)致它們造反，所以在使用過程中一定要注意保養(yǎng)。電動車作為家用常規(guī)物品，不僅方便，而且省錢，但是你知道嗎，夏季給電動車電池充電如果不注意的話，很容易出
    2015-06-29 10:21

  • 電池使用壽命短了 控制器對電池的影響

    買電動車是因?yàn)榉奖悖I品牌是因?yàn)槠放齐妱榆囯姵厥褂玫臅r間比較長，花費(fèi)的成本低一點(diǎn)。但是，隨著調(diào)查結(jié)果顯示，百分之四十左右的國人即使買了品牌知名度比較高的電動車，其電池使用壽命也并未達(dá)到預(yù)期的時間，這究竟是為什么呢？據(jù)專業(yè)人士介紹，很多國
    2015-06-17 11:08

  • 給電動車充電還是要注意安全

    近日在肇慶城區(qū)天寧北路80號某小區(qū)看到，該小區(qū)在一個走廊下設(shè)置一處專供電動車充電，有三組共12個插座，還有防漏電開關(guān)等保護(hù)裝置，可同時供10多部電動車充電，深受小區(qū)電動車主歡迎。
    2015-06-10 10:26

  • 延長手機(jī)電池使用壽命的8種方法

    今大量手機(jī)都無法取下電池，這樣就使得電池的使用壽命直接影響手機(jī)本身的使用壽命。很可能出現(xiàn)手機(jī)本身還是好的，電池卻提前退休，或者出現(xiàn)剛剛還有20%的電，幾分鐘就不足5%的高掉電量狀況。一個鋰電池的充電次數(shù)是在500次左右（從無到滿的完整周期），耗電
    2015-06-04 16:00

  • 優(yōu)勢何在：鋰離子電池vs早期可充電電池

    可充電電池在我們生活中扮演著重要的角色。若是電池電耗光后無法進(jìn)行再次充電，我們的日常生活真是無法想象。于電池，人們的關(guān)注點(diǎn)集中在它的比能量、使用壽命、負(fù)載特性、安全性、價格、自放電、環(huán)境問題、維修要求以及廢后處理等。 鉛酸電池---最早期的可
    2015-05-29 10:54

  • 電池浸水晾干再充電 控制器浸水易短路

    夏日很多地方雨水泛濫，不少路段出現(xiàn)積水，隨之而來的是大量電動車泡水、出現(xiàn)故障。電動車進(jìn)水了怎么辦？電動車進(jìn)水有什么好的處理方法可以防止電動車燒毀么？雨季來臨，電動車該怎么防水呢？ 一、電池浸水晾干再充電 電動車一般都采取了不少防水措施，所以
    2015-05-29 10:06
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時用@替換#
電話：010-53100736
在線投稿
企業(yè)微信號
微信公眾號